CN108609809A - 一种高有机物高盐废水的处理方法及其处理*** - Google Patents
一种高有机物高盐废水的处理方法及其处理*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明本污水处理技术领域，具体涉及一种高有机物高盐废水的处理方法及其处理***，处理方法依次包括如下步骤：（1）将高有机物高盐废水进行汽提处理；（2）将汽提后剩余的废水进行蒸发，收集蒸发产生的冷凝水；（3）将收集得到的冷凝水调整水量后进行芬顿氧化处理，然后进行第一次物化沉淀处理，静置后得到第一清液和第一污泥；（4）将所述第一清液进行铁碳微电解处理，然后进行第二次物化沉淀处理，静置后得到第二清液和第二污泥；（5）将所述第二清液依次进行厌氧处理、好氧处理和生物沉淀处理后得到第三清液和第三污泥，采用本发明的处理方法处理高有机物高盐废水，不仅操作方便、处理效果好，并且能耗低、设备运行费用低。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高有机物高盐废水的处理方法及其处理***。
背景技术
高盐废水是指总含盐质量分数至少1%的废水，其主要来自化工厂及石油和天然气的采集加工等，这种废水含有多种物质(包括盐、油、有机重金属和放射性物质)。含盐废水的产生途径广泛，水量也逐年增加。去除含盐污水中的有机污染物对环境造成的影响至关重要。采用生物法进行处理，高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用，采用物化法处理，投资大，运行费用高，且难以达到预期的净化效果。采用生物法对此类废水进行处理，仍是目前国内外研究的重点。
高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同，所含有机物的种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素，在微生物的生长过程中起着促进酶反应，维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用，主要表现：盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；盐析作用使脱氢酶活性降低；氯离子高对细菌有毒害作用；盐浓度高，废水的密度增加，活性污泥易上浮流失，从而严重影响生物处理***的净化效果。
发明内容
本发明提供一种高有机物高盐废水的处理方法，其操作方便，处理效果好，设备运行费用低。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高有机物高盐废水的处理方法，依次包括如下步骤：
（1）将高有机物高盐废水进行汽提处理；
（2）将汽提后剩余的废水进行蒸发，收集蒸发产生的冷凝水；
（3）将收集得到的冷凝水调整水量后进行芬顿氧化处理，然后进行第一次物化沉淀处理，静置后得到第一清液和第一污泥；
（4）将所述第一清液进行铁碳微电解处理，然后进行第二次物化沉淀处理，静置后得到第二清液和第二污泥；
（5）将所述第二清液依次进行厌氧处理、好氧处理和生物沉淀处理后得到第三清液和第三污泥，所述第三清液达标时，不达标时回流重复进行所述厌氧处理或所述好氧处理。
进一步的，所述步骤（2）中，通过喷雾干燥方式对蒸发产生的母液进行处理使其减量后外排处理。
进一步的，所述步骤（3）中的芬顿氧化处理依次包括如下步骤：调节pH值使其呈酸性；加入H2O2使其与废水中的Fe2+发生氧化反应；通过吹脱法去除溶解气体和易挥发物质；再调整剩余废水的pH值至7-9。
进一步的，所述步骤（3）中，所述第一次物化沉淀处理依次包括如下步骤：在pH值调整至7-9的废水中加入混凝剂进行第一次混凝处理，；在完成所述第一次混凝处理后的废水中加入絮凝剂进行第一次絮凝处理；再进行静置分层得到所述第一清液和所述第一污泥。
进一步的，所述步骤（4）中，铁碳微电解处理依次包括如下步骤：将所述第一清液进行微电解处理；加入H2O2发生氧化反应；再调节剩余废水的pH值为7-8。
进一步的，所述步骤（4）中，第二次物化沉淀处理依次包括如下步骤：在pH值调整至7-8的废水中加入混凝剂进行第二次混凝处理；在完成所述第二次混凝处理后的废水中加入絮凝剂进行第二次絮凝处理；再进行静置分层得到所述第二清液和所述第二污泥。
进一步的，还包括步骤（6），将所述第一污泥、所述第二污泥和所述第三污泥压滤后包装外运。
本发明还提供一种上述高有机物高盐废水处理方法所使用的处理***，包括依次串联的汽提***、蒸发***、综合调节池、芬顿氧化处理***、第一物化沉淀***、第一中间槽、铁碳微电解***、第二中间槽、第二物化沉淀***、第三中间槽、UASB厌氧处理***、接触氧化池和生物沉淀池。
进一步的，所述处理***还包括串接于所述生物沉淀池之后的污泥池，所述第一沉淀槽和所述第二沉淀槽底部的污泥排出口均与所述污泥池相连，所述污泥池还通过污泥泵与压滤机相连，
进一步的，所述芬顿氧化处理***包括与所述综合调节池依次串接的第一pH调节槽、第一反应槽、吹脱槽和pH回调槽；所述第一物化沉淀***包括与所述pH回调槽依次相连的第一混凝槽、第一絮凝槽和第一沉淀槽；所述铁碳微电解***包括与所述第一中间槽依次串联的铁碳微电解槽和第二反应槽；所述第二物化沉淀***包括与所述pH回调槽依次相连的第二pH调节槽、第三pH调节槽、第二混凝槽、第二絮凝槽和第二沉淀槽。
采用以上技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下优点：采用本发明的处理方法处理高有机物高盐废水，不仅操作方便、处理效果好，并且能耗低、设备运行费用低。
附图说明
附图1为本发明的处理***的结构示意图。
其中，1、汽提***；2、蒸发***；3、综合调节池；4、第一pH调节槽；5、第一反应槽；6、吹脱槽；7、pH回调槽；8、第一混凝槽；9、第一絮凝槽；10、第一沉淀槽；11、第一中间槽；12、铁碳微电解槽；13、第二反应槽；14、第二中间槽；15、第二pH调节槽；16、第三pH调节槽；17、第二混凝槽；18、第二絮凝槽；19、第二沉淀槽；20、第三中间槽；21、UASB厌氧处理***；2101、；三相分离器；2102、；溢流堰；22、接触氧化池；2201、填料；2202、布气装置；23、生物沉淀池；24、污泥池；25、压滤机；26、输送带；27、提升泵组件；28、搅拌装置；29、pH计；30、液位计。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种高有机物高盐废水，包含甲苯、甲醇和石油醚等，该高有机物高盐废水的处理方法依次包括如下步骤：
步骤1：
将高有机物高盐废水通入汽提***，并进行汽提处理，除去废水中的轻组分，如乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲醇等。
汽提处理时首先通过再沸器将高有机物高盐废水中需分离的液相加热到其气化温度后进入气提塔，同时在液相中加入蒸汽(惰性气体)，利用加入气体的分压破坏液相各组分分压的平衡，从而使高有机物高盐废水中的挥发性需分离的物质扩散到气相中去，达到分离污染物的目的。
汽提是借助于水蒸汽介质来实现的，本实施例中，通过汽提法对高有机物高盐废水进行处理时分为以下两种方式：
（1）简单蒸馏，对于与水互溶的挥发性物质，利用其在气-液平衡条件下，在气相中的溶解浓度大于在液相中的溶解浓度这一特性，通过蒸汽直接加热，使其在沸点（水与挥发物两沸点之间的某一温度）下，按设计要求富集于气相，达到分离的目的。
（2）蒸汽蒸馏，对于与水互不相溶或几乎不溶的挥发性污染物，利用混合液的沸点低于两组分沸点这一特性，可将高沸点挥发物在较低温度下加以分离脱除。
步骤2：
将汽提后剩余的废水通入蒸发***2并进行蒸发处理，收集蒸发产生的冷凝水。蒸发过程中随着浓缩的进行，COD等成分的富集会影响处置***的运行，需要定期外排处理。采取喷雾干燥的方式对蒸发产生的高浓度母液进行处理，喷雾干燥***的使用目的是为了外排母液的减量化，在满足蒸发结晶***稳定运行的前提下避免委外固废处置量的增加而造成运行费用的增加。
步骤3：
将收集得到的冷凝水通入综合调节池3，调整水量后进行芬顿氧化处理，芬顿氧化处理依次包括如下步骤：将综合调节池3中的废水通入第一pH调节槽4，调节pH值使其呈酸性；再通入第一反应槽5，加入H2O2使其与废水中的Fe2+发生氧化反应；再通入吹脱槽6，通过吹脱法去除溶解气体和易挥发物质；再通入pH回调槽7，加入适量NaOH调整剩余废水的pH值至7-9。
然后进行第一次物化沉淀处理，第一次物化沉淀处理依次包括如下步骤：将pH回调槽7中的废水通入第一混凝槽8进行第一次混凝处理，加入混凝剂形成细小颗粒；第一混凝槽8中的废水自流进入第一絮凝槽9，进行第一次絮凝处理，加入絮凝剂使胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集，形成大颗粒的矾花；再通入第一沉淀槽10，静置分层后得到第一清液和第一污泥。
上述芬顿氧化处理中，H2O2在Fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由基(·OH)，并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解，其氧化过程为链式反应。其中以·OH产生为链的开始，而其他活性氧和反应中间体构成链的节点，各活性氧被消耗，反应链终止。这些活性氧仅供有机分子并使其矿化为CO2和H2O等无机物。
芬顿氧化处理中发生的化学反应如下：
Fe2++ H2O2→Fe3++OH-+ OH•
1mol的H2O2与1mol的Fe2+反应后生成1mol的Fe3+，同时伴随生成1mol的OH-外加1mol的羟基自由基。正是羟基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力。在pH = 4 的溶液中，•OH自由基的氧化电势高达2.73 V。在自然界中，氧化能力在溶液中仅次于氟气。因此，持久性有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿氧化处理时被氧化降解掉。
步骤4：
将得到的第一清液通入第一中间槽11，然后进行铁碳微电解处理，铁碳微电解处理依次包括如下步骤：将第一中间槽11中的废水通过提升泵组件27经过铁碳微电解槽12进行微电解处理；再通入第二反应槽13，加入H2O2发生氧化反应；然后通入第二中间槽14；再依次通过第二pH调节槽15和第三pH调节槽16，使得由第三pH中出来的废水其pH值为7-8。
然后进行第二次物化沉淀处理，第二次物化沉淀处理包括如下步骤：将第三pH调节槽16中的废水通入第二混凝槽17，加入混凝剂进行第二次混凝处理；再将第二混凝槽17中的废水通入第二絮凝槽18，加入絮凝剂进行第二次混凝处理；然后通入第二沉淀槽19，静置分层得到第二清液和第二污泥。
铁碳微电解处理利用多金属协同催化还原作用降低有机污染物的氧化还原电位，并对稳定、难降解的有机物进行分子改性、断链及开环，然后再应用多金属协同催化对有机物进行氧化并矿化去除。反应池体系还原与氧化共存，还原后再氧化可显著加大废水处理前后COD降解动力—氧化还原电位差。
铁碳微电解处理时，污水通过含铁和碳的填充料，铁为阳极，碳为阴极，并有微电流流动，形成了千千万万个微小电池，产生“内电解”，发生腐蚀，也就是氧化还原反应：
阳极反应：Fe-2e→Fe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
阴极反应：2H++2e→H2↑ E0(H+/H2)=0.00V
当有氧气时：O2+4H++4e→2H2O E0(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e→40H- E0(O2/OH-)=0.40V
上述反应在酸性和充氧的情况下腐蚀最甚，并具有如下功能：由于有机物参与阴极的还原反应，使官能团发生了变化改变了原有机物性质，降低了色度，改善了B/C值；一些无机物也参预反应生成沉淀得以去除，如：Fe2++S2-→FeS↓;废水的胶体粒子和微小分散的污染物受电场作用，产生电泳现象，向相反电荷的电极移动，并聚集在电极上使水澄清；阳极生成的新生态Fe2+经石灰中和生成的Fe(OH)3，有极强的吸附能力，使水得以澄清；阴极生成的氢气，具有气浮效应。
本发明铁碳微电解处理过程中污染物先被还原，再被氧化，可规避传统高级氧化电位差不足、污染物降解动力不足的缺陷；开发的多金属催化还原氧化填充料的原料易得、成本低、处理效果好；反应条件调控、使用范围广、处理效果好。
步骤5：
将第二清液通入第三中间槽20，然后通入UASB厌氧处理***21进行厌氧处理，再通入接触氧化池22进行好氧处理，再通入生物沉淀池23进行生物沉淀，得到第三清液和第三污泥，第三清液若达标则对外排放，若不达标，通过泵浦部分回流至UASB厌氧处理***21和接触氧化池22。
厌氧处理是在厌氧状态下，使废水中的有机物被厌氧细菌分解、代谢、消化，使得废水中的有机物含量大幅减少，同时产生沼气。通过厌氧分解分为以下四个阶段：
（1）水解阶段：高分子有机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。
（2）酸化阶段：上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。
（3）产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。
（4）产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。
本实施例选用UASB厌氧处理***21，并在UASB厌氧处理***21中增设脉冲布水***。UASB厌氧处理***21由污泥反应区、气液固三相分离器2101（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部污泥反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。废水从厌氧污泥床底部流入，并与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥层中的微生物分解水中的有机物，将其转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成浓度较稀薄的污泥，其和水一起上升进入三相分离器2101，沼气碰到三相分离器2101下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室的沼气，用导管导出，固液混合物经过反射进入三相分离器2101的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理水从沉淀区溢流堰2102上部溢出，然后排出污泥床。
本发明的UASB厌氧处理***21具有如下优点：可处理高浓度废水，尤其针对较难降解的大分子有机物有很好的去除效果；不需要供氧，大大降低运行费用，能耗仅为好氧处理工艺的10-15％，且厌氧过程产生可再生能源沼气； 污泥床不填载体，节省造价，并且可避免因填充料而发生堵塞问题；有机负荷率高，水力停留时间短；无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动。
本实施例中，接触氧化池22内设有填料2201和布气装置2202，池外设有曝气***。已经充氧的废水浸没全部填料2201，并以一定的速度流经填料2201。填料2201上长满生物膜，废水与生物膜接触，在生物膜的作用下将废水中的碳水化合物吸附，然后氧化分解成二氧化碳和水，使废水中的有机污染物得到有效的降解和去除，从而使废水得到净化。这种方式的主要优点有：不产生膨胀污泥，产生的污泥量相对较少，对冲击负荷有很强的承受力，占地相对较小，管理操作简单。
接触氧化池22出水进入生物沉淀池23实现固液分离。
步骤6：
将得到的第一污泥、第二污泥和第三污泥排入污泥池24，污泥池24中的污泥经压滤机25压滤后包装外运。
本发明还提供一种上述高有机物高盐废水处理方法所使用的处理***，包括依次串联的汽提***、蒸发***2、综合调节池3、芬顿氧化处理***、第一物化沉淀***、第一中间槽11、铁碳微电解***、第二中间槽14、第二物化沉淀***、第三中间槽20、UASB厌氧处理***21、接触氧化池22和生物沉淀池23。
优选的，处理***还包括串接于生物沉淀池23之后的污泥池24，第一沉淀槽10和第二沉淀槽19底部的污泥排出口均与污泥池24相连，污泥池24通过污泥泵与压滤机25相连，通过压滤机25的污泥通过输送带26向外传输，并包装外运。
具体的，芬顿氧化处理***包括与综合调节池3依次串接的第一pH调节槽4、第一反应槽5、吹脱槽6和pH回调槽7。第一物化沉淀***包括与pH回调槽7依次相连的第一混凝槽8、第一絮凝槽9和第一沉淀槽10。铁碳微电解***包括与第一中间槽11依次串联的铁碳微电解槽12和第二反应槽13。第二物化沉淀***包括与第二中间槽14依次相连的第二pH调节槽15、第三pH调节槽16、第二混凝槽17、第二絮凝槽18和第二沉淀槽19。
为便于调整，第一pH调节槽4、pH回调槽7、铁碳微电解槽12、第二pH调节槽15和第三pH调节槽16中均设有用以测定液体pH值的pH计29。综合调节池3、第一中间槽11、第二中间槽14和第三中间槽20中均设有液位计30。
第一pH调节槽4、第一反应槽5、pH回调槽7、第一混凝槽8、第一絮凝槽9、第二反应槽13、第二pH调节槽15、第三pH调节槽16、第二混凝槽17和第二絮凝槽18中均设有搅拌装置28。搅拌装置28包括搅拌杆、设于搅拌杆上的搅拌叶以及用以驱使搅拌杆转动的驱动电机。
综合调节池3和芬顿氧化处理***之间、第一中间槽11和铁碳微电解***之间、第二中间槽14和第二物化沉淀***之间、第三中间槽20和UASB厌氧处理***21之间均设有提升泵组件27。
采用本发明的处理方法处理高有机物高盐废水，不仅操作方便、处理效果好，并且能耗低、设备运行费用低。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高有机物高盐废水的处理方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
（1）将高有机物高盐废水进行汽提处理；
（2）将汽提后剩余的废水进行蒸发，收集蒸发产生的冷凝水；
（3）将收集得到的冷凝水调整水量后进行芬顿氧化处理，然后进行第一次物化沉淀处理，静置后得到第一清液和第一污泥；
（4）将所述第一清液进行铁碳微电解处理，然后进行第二次物化沉淀处理，静置后得到第二清液和第二污泥；
（5）将所述第二清液依次进行厌氧处理、好氧处理和生物沉淀处理后得到第三清液和第三污泥，所述第三清液达标时，不达标时回流重复进行所述厌氧处理或所述好氧处理。
2.根据权利要求1所述的一种高有机物高盐废水的处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中，通过喷雾干燥方式对蒸发产生的母液进行处理使其减量后外排处理。
3.根据权利要求1所述的一种高有机物高盐废水的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中的芬顿氧化处理依次包括如下步骤：调节pH值使其呈酸性；加入H2O2使其与废水中的Fe2+发生氧化反应；通过吹脱法去除溶解气体和易挥发物质；再调整剩余废水的pH值至7-9。
4.根据权利要求3所述的一种高有机物高盐废水的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述第一次物化沉淀处理依次包括如下步骤：在pH值调整至7-9的废水中加入混凝剂进行第一次混凝处理，；在完成所述第一次混凝处理后的废水中加入絮凝剂进行第一次絮凝处理；再进行静置分层得到所述第一清液和所述第一污泥。
5.根据权利要求1所述的一种高有机物高盐废水的处理方法，其特征在于，所述步骤（4）中，铁碳微电解处理依次包括如下步骤：将所述第一清液进行微电解处理；加入H2O2发生氧化反应；再调节剩余废水的pH值为7-8。
6.根据权利要求5所述的一种高有机物高盐废水的处理方法，其特征在于，所述步骤（4）中，第二次物化沉淀处理依次包括如下步骤：在pH值调整至7-8的废水中加入混凝剂进行第二次混凝处理；在完成所述第二次混凝处理后的废水中加入絮凝剂进行第二次絮凝处理；再进行静置分层得到所述第二清液和所述第二污泥。
7.根据权利要求1所述的一种高有机物高盐废水的处理方法，其特征在于：还包括步骤（6），将所述第一污泥、所述第二污泥和所述第三污泥压滤后包装外运。
8.一种权利要求1至7任一项所述的一种高有机物高盐废水处理方法所使用的处理***，其特征在于，包括依次串联的汽提***、蒸发***、综合调节池、芬顿氧化处理***、第一物化沉淀***、第一中间槽、铁碳微电解***、第二中间槽、第二物化沉淀***、第三中间槽、UASB厌氧处理***、接触氧化池和生物沉淀池。
9.根据权利要求8所述的处理***，其特征在于，所述处理***还包括串接于所述生物沉淀池之后的污泥池，所述第一沉淀槽和所述第二沉淀槽底部的污泥排出口均与所述污泥池相连，所述污泥池通过污泥泵与压滤机相连。
10.根据权利要求8所述的处理***，其特征在于，所述芬顿氧化处理***包括与所述综合调节池依次串接的第一pH调节槽、第一反应槽、吹脱槽和pH回调槽；所述第一物化沉淀***包括与所述pH回调槽依次相连的第一混凝槽、第一絮凝槽和第一沉淀槽；所述铁碳微电解***包括与所述第一中间槽依次串联的铁碳微电解槽和第二反应槽；所述第二物化沉淀***包括与所述第二中间槽依次相连的第二pH调节槽、第三pH调节槽、第二混凝槽、第二絮凝槽和第二沉淀槽。
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